NO136353B - - Google Patents

Description

•Oppfinnelsen angår fremstilling av fosgen fira: kl.or og karbonmonoksyd<1> i- nærvær av aktivt kul'1 sorm katai-ysa-tor... Det er velkjent at denne- reaksjon er sterkt eksoterm::

Det er derfor av den største viktighet at man tilstrekkelig, hurtig fjerner- den. utviklede reak.sj'onsvarme for derved' å. holde den,

katalytiske mas.se på en- slik temperatur at reaksjonslikevekteh ikke forskyves- i disfavør- av f osgendannelisen-,..

Den- vanlige- fremstilling: utføres, i en- rekke rørformedé- avkjølte reak.torer inneholdende.- eå. stas j;,o nært Iag< av katalysator.. I den første reaktor- overføres, hoveddelen: av kloret til fosgen under fjernelse- av den; vesentligste- del av den. utviklede reaksjonsvarme,

og- reaktoren er somt regel en-, avkjiølt f ler-rør sr eak tor med en. forholdsvis liten; diameter tea.. 5.& mm,)-. Derved: sikres det at en vesentlig; del av den. uttvik.lede varme, kan fjernes uten at reksjons-temperaturen- stigier så sterkt at reaks.j.onslikevekten; forskyves i disfavør av fosgendawnelsen. D'eh driftstemperaturen er som regel under 500°C.•I de etterfølgende reaktorer sikres en mer fullstendig overføring av restkloret til fosgen.

Denne vanlige fremgangsmåte er beheftet med en rekke ulemper.

Anvendelsen av en slik fremgangsmåte er i virkeligheten lite gunstig på grunn av at katalysatoren i de forskjellige rør i fler-rørsreaktoren ;

hyppig må skiftes ut, idet behovet for utskiftning er i det vesentlige

proporsjonal med den fremstilte mengde fosgen. Det er i praksis nødvendig å anordne et batteri av flere parallelle reaktorer hvorav reaktor stadig er ute av drift på grunn av utskifting av katalysator. Utjevningen av trykkfallet i rørene er også meget vanskelig. Dessuten nødvendiggjør fosgenets giftighet en nøyaktig kontroll med at apparaturen er tett, og dette er vanskelig på grunn av at det må anvendes en komplisert apparatur. Videre foreligger det en risiko for at det fremstilte fosgens kvalitet ikke vil være i overens-stemmelse med de senere krav fra avtagerne.

De mest generende forurensninger i fosgenet utgjøres delvis av klor som utover et visst innhold fører til dannelse av meget uheldige produkter under anvendelsen av fosgenet, og delvis av karbontetraklorid som dannes i store mengder ved spaltning av fosgenet ifølge reaksjonsligningen:

eller ved substituering av klor i metan som kan forekomme som forurensning i karbonmonoksydet.

Det tas derfor ved oppfinnelsen sikte på å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte ved direkte fremstilling av fosgen med høy grad av renhet uten at den er beheftet med de ovenfor beskrevne ulemper?

Den foreliggende fremgangsmåte vedører således en fremgangsmåte ved fremstilling av fosgen, hvor klor bringes i kontakt med et overskudd av karbonmonoksyd i nærvær av aktivt kull som katalysator, hvoretter det fremstilte fosgen konsenseres delvis og en del av den gassformede ikke-kondenserte blanding fra reaksjonen resirkuleres tilbake til prosessen, og det særegne ved fremgangsmåten i.henhold til oppfinnelsen er at reaksjonen gjennomføres i to seriekoblede reaktorer hvorav den første drives under trykk og ved en temperatur lavere enn ca. 250°C, og den annen drives under trykk og isotermisk ved en vesentlig lavere temperatur på ikke over 100°C.

Disse og andre trekk ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen fremgår av patentkravene...

Den gassformede blanding resirkuleres fordelaktig i en slik mengde

at det pr. mol kior tilført til prosessen resirkuleres høyst 3 mol, fortrinnsvis 2-3 mol, fosgen, og slik at det er ca. 0,4 1 mol CO pr. mol fosgen i den resirkulerte gassformede fase.

Det anvendte trykk bør ikke være over 6 atmosfærer dersom kondensasjonen skal unngås.

Den foreliggende fremgangsmåte er basert på den følgende teori:

Skjematisk kan den omsetning som finner sted ved dannelse av

fosgen, deles i to deler:

a) en første del hvori reaksjonen er hurtig og varmeutviklingen stor. I denne del dannes hovedparten av fosgenet, og det er da fordelaktig å styre temperaturen nøyaktig, d.v.s. å fjerne den utviklede varme, dels for at omsetningen skal finne sted innen det område hvor katalysatorens effektivitet er størst, og dels for å unngå dannelse av karbontetraklorid på grunn av spaltning av fosgen. b) en annen del hvori reaksjonen er meget langsommere.

Prinsippielt er de problemer som oppstår i hver av de to deler

av reaksjonen, forskjellige. Imidlertid fås ved den ifølge oppfinnelsen anvendte resirkulering den følgende felles løsning av disse problemer: Ved resirkuleringen kan avgivelsen av reaksjonsvarmen lett reguleres ved at denne avgis til den resirkulerte del og ved at reaksjons-deltagerne fortynnes, hvorved reaksjonen blir langsommere og derfor er det mulig: i) å anvende reaktorer med stor diameter (f.eks. med en diameter på 200 - 1000 mm eller mer, hvorved den tekniske gjennomføring av prosessen lettes, og

ii) å oppnå den meget viktige fordel at katalysatorens levetid blir meget lengere (f.eks. 1 - 1,5 år) og at utskiftningen derfor

behøver å foretas sjeldnere og at det er meget lett å utføre denne.

Dessuten byr resirkuleringen etter den delvise kondensasjon av fosgen på den fordel at det i de tilførte materialer til prosessen forekommer en gassformet fase som er rik på karbonmonoksyd og som derfor gir langt gunstigere kinetiske betingelser for oppnåelse av et høyt reaksjonsutbytte.

Dessuten er det takket være et egnet valg av reaksjonsbetingelser

og av betingelsene for den delvise kondensasjon av fosgen mulig å minske mengden av restklor i den kondenserte flytende fase til en konsentrasjon som er vesentlig lavere, enn i den gassformede blanding fra reaksjonen (bare ca. 1/3). Omvendt er klorinnholdet langt høyere i den gassformede fase etter kondensasjonen, og ved å tilføre den ikke-resirkulerte del av den gassformede fase til en sluttreaktor er det mulig ved anvendelse av en forholdsvis liten mengde katalysator-å oppnå en mer fullstendig omsetning, av restkloret i fosgen.

De beste resultater ved.omsetningen av klor med karbonmonoksyd fås dersom resirkulasjonsforholdet (d.v.s. antall mol resirkulert fosgen pr. mol tilført klor) er minst 0,5 og antall mol karbonoksyd pr. mol fosgen i den resirkulerte gassformede fase er 0,4 :1 - 1:1.

Innvirkningen på renheten av den kondenserte flytende fase er bare av noen vesentlig betydning for'et resirkulasjonsforhold på minst 2 og et overskudd av CO som ikke overstiger 20% i forhold til det til prosessen tilførte klor. På den annen side. oppnås ingen ytterligere fordel med hensyn til renheten ved et resirkulasjonsforhold på mer enn 3 i forhold til den tilførte mengde klor (molforhold).

Den foreliggende fremgangsmåte vil bli nærmere beskrevet i det følgende eksempel under henvisning til tegningen som skjematisk viser et anlegg for utførelse av fremgangsmåten.

EKSEMPEL

Det ble anvendt en sylindrisk reaktor 1 av stål fylt med aktivt

trekull 2 inntil 3/4 av reaktorens høyde. Det anvendte aktive trekulls egenskaper var som følger: spesifikt overflateareal 1200 m 2/g, tilsynelatende tetthet 0,5 og partikkelstørrelse 3-5 mm.

Reaktoren ble avkjølt med vann som sirkulerte i den dobbelt kappe 3. Vannet kom inn i reaktoren ved 4 og forlot reaktoren ved 5.

Det ble tilført til reaktoren 161 N m 3/h klor (via ledningen 6),

169 N m 3/h karbonmonoksyd, d.v.s. et overskudd pa 5% i forhold til klor (via ledningen 7), og 726 N m 3/h resirkulert produkt inneholdende 0,80 mol karbonmonoksyd pr. mol fosgen (via ledningen 8).'

Det ble derfor resirkulert 2,5 mol fosgen pr. mol tilført klor.

Reaksjonskomponentene ble tilført med en temperatur på 60°C og et absolutt trykk på 3,7 atm. De kom ut av reaktoren med en temperatur på 200°C og et absolutt trykk på 3,2 atm.

Under disse betingelser var temperaturen i reaktoren alltid lavere

enn 200°C.

Omdannelsen var 0,98 regnet pr. mol klor.

Det fremstilte produkt inneholdt ikke karbontetraklorid.

Reaktoren kunne under disse betingelser anvendes i 1 år uten at det var nødvendig å skifte ut katalysatoren.

Reaksjonsblandingen ble derfra overført til en sluttreaktor 9 som inneholdt et stasjonært katalysatorlag og som ble drevet under isotermiske betingelser. Det ble lett oppnådd et innhold av restklor j på bare 1000 ppm (deler pr. million).

Blandingen ble deretter avkjølt i en overrislingskondensator 10.

Ved utløpet av kondensatoren var det anordnet en separator 11

hvori en flytende fase og en gassfase ble separert ut som i likevektstilstand hadde en temperatur på 22°C og et absolutt trykk på 3 atm. Det ble således konsensert 668 kg/h fosgen med et nedsatt klorinnhold til 300 ppm (uttrykt i mol i forhold til'

fosgen) som ble fjernet via ledningen 12. Det ble derfor oppnådd en rensing av fosgenet. Det ble via ledningen 13 fjernet en gassformet fase som var anriket med klor. Den inneholdt 1260 ppm klor i forhold til fosgen og 0,80 mol CO pr. mol fosgen den relative flyktighetskoeffisient mellom fosgen og klor er 4,2.

3

Fra denne gassformede fase ble det tatt 726 N m /h som ble resirkulert til reaktoren 1 via ledningen 8 og en kompressor 12. Resten av den gassformede fase (18 N m /h) ble fjernet via

ledningen 13 enten for sluttlagring eller for behandling i et ytterligere kondensasjonstrinn.

Til sammenligning kan det nevnes at uten resirkulering og ved anvendelse av den samme reaktor ble det konstatert at temperaturen i reaktoren steg til 560<Q>C. .1 en rørformig reaktor av den vanlige type med diameter 60 mm og en lengde på' 1 m var uten resirkulering innholdet av restklor større (600.ppm), og det var nødvendig å skifte ut katalysatoren etter 1 eller 2 ukers drift. Dessuten inneholdt det fremstilte produkt 0,1% CC14.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av fosgen, hvor klor bringes i kontakt med et overskudd av karbonmonoksyd i nærvær av aktivt kull som katalysator, hvoretter det fremstilte fosgen kondenseres delvis og en del av den gassformede ikke-kondenserte blanding fra reaksjonen resirkuleres tilbake til prosessen,. karakterisert ved at reaksjonen gjennomføres i to seriekoblede reaktorer hvorav den første drives under trykk og ved en temperatur lavere enn ca. 250°C, og den annen drives under trykk og isotermisk ved en vesentlig lavere temperatur på ikke over 100°C.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den annen reaktor drives ved 80 - 100°C.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-2, karakterisert ved at det anvendes trykk på høyst 6 atmosfærer.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-3, karakterisert ved at mengden av resirkulert gassformet blanding er slik at det pr. mol klor tilført til prosessen resirkuleres høyst 3, fortrinnsvis 2-3 mol fosgen.